光养微生物燃料电池（Phototrophic Microbial Fuel Cells,PMFCs）将传统微生物燃料电池和太阳能电池的理念相结合的一种新兴的装置。太阳能作为部分或者唯一的能量来源为PMFC提供能源,使得这项技术在污水处理、清洁能源获得等方面有着广阔的前景。因此,选择合适且高效的光合产电菌作为接种物对光养微生物燃料电池在实际应用方面就格外重要。本文通过光照和特定的培养基对污水处理厂二沉池中的水样进行富集、培养,利用Fe（Ⅲ）对培养物进行筛选,得到了具有胞外电子传递能力的光养混合菌。利用恒电位仪控制下的三电极体系作为平台,通过多种电化学方法研究了富集的混合菌的产电特性和生物电催化活性。同时,研究了光照对附着在不同电极材料上的电化学活性生物膜产电能力的影响,并利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜进行表征。文章中对光养型生物膜中微生物群落16S rRNA基因部分区域扩增,建立基因克隆文库,使用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台进行微生物群落结构分析。探究了不同条件下微生物群落组成及群落结构变化和生物膜产电性能之间的关系,确定了环境因子对膜微生物群落组成的影响和在光养产电条件下的主要优势菌种。此外,本文还证实了在光照条件下,富集在电极表面的光养微生物通过分泌可溶介体辅助其进行胞外电子转移,并研究了该介体的电化学性质。所得到的主要结论如下:（1）利用光照和梯度提高Fe（Ⅲ）浓度的方法对混合菌进行富集和筛选将的到具有胞外电子传递能力的光养型混合菌群落。未经Fe（Ⅲ）筛选出的混合菌生物膜催化特征和经Fe（Ⅲ）筛选的光养混合菌生物膜的催化特征有很大差别。（2）使用碳布电极在光照下产电的平均最大电流密度为1215μA cm-2,而使用碳片作为工作电极,该值为970μA cm-2,前者高出25.1%;在黑暗条件下,碳布电极的平均最大电流密度为876μA cm-2,碳片电极为827μA cm-2。其原因与碳布材料内部空间结构和微生物在不同电极上形成生物膜的特点有关。（3）光照对光养型混合菌生物膜的能量输出有较大的影响,尤其是直接在无光照情况下形成电化学活性生物膜（Electrochemically Active Biofilm,EAB）,以碳布电极为例,黑暗条件下其最大电流输出密度只有光照下形成EAB的72.1%。（4）光照下附着于电极表面的生物膜和黑暗下附着于电极表面的生物膜其群落组成差异很大,分别有承担各自胞外电子传递的产电菌。光照条件下优势菌种为红假单胞菌属Rhodopseudomonas,黑暗下为柠檬酸杆菌属Citrobacter。（5）光养型微生物群落组成在筛选、培养、产电不同阶段中,纲水平下主要包含:α-变形菌纲Alphaproteobacteria、γ-变形菌纲Gammaproteobacteria、δ-变形菌纲Deltaproteobacteria、拟杆菌纲Bacteroidia、Negativicutes纲、芽孢杆菌纲Bacilli、梭菌纲Clostridia、螺旋体纲Spirochaetes。（6）通过溶液置换实验验证了所富集的光养混合产电菌通过分泌可溶的氧还原介体进行胞外电子传递。差分脉冲伏安曲线显示光照条件下运行的生物反应器中存在独特的介体,其峰电势位于-0.59V。